Vom Riechen

1. Vom Riechen

2. 5 Sinne Gehör Geschmack Gefühl Gesicht Geruch das Riechen ist einer unserer 5 Sinne … aber was sind überhaupt „die fünf Sinne“? Die fünf Sinne: Hans Makart (eigentlich Johann Evangelist Ferdinand Apolinaris Makart) österreichischer Maler, 19.Jhdt.

3. 5 Sinnesorgane Gehör Geschmack Gefühl Gesicht Geruch zu jedem Sinn gehört ein Sinnesorgan Auge Nase Haut Ohr Zunge

4. heute schon gerochen? • Zahnpasta? • Shampoo? • Morgenkaffee? • Brötchenduft? • Lederjacke? • … oder hat Dich was angestunken …?

5. Geruchssinn: Chemie – ja bitte! • mit unseren Sinnen nehmen wir unsere Umwelt (und auch uns selbst) wahr • die Sinnesorgane empfangen Signale (Informationen, Botschaften) aus der Umwelt • diese Signale werden als Reize bzw. Sinnesreize bezeichnet • zum Beispiel: mein Telefon läutet Pickel an der Nase zarte Babyhaut saure Schlehen Blütenduft • im Geruchsorgan werden chemische Signale empfangen • deshalb wird der Geruchssinn auch als „chemischer Sinn“ bezeichnet • welcher Sinn ist wohl auch noch ein chemischer Sinn?

6. Riechorgan

7. Riechorgan • Riechepithel = Riechschleimhaut • in der Riechschleimhaut befinden sich spezielle Zellen, die Riech-Rezeptorzellen. Riechepithel Nasenhöhle Zunge

8. Riechfäden Geruchswahrnehmung • chemischer Reiz: beim Einatmen gelangen Riechmoleküle, also mikroskopisch kleine Teilchen einer riechenden Substanz zum Riechepithel (= Riechschleimhaut) • in den Riechrezeptorzellen des Riechepithels werden chemische Reize in elektrische Signale umgewandelt • allerdings ist diese Elektrizität 100000000 (hundert Millionen!) Mal kleiner als der Strom, der aus der Steckdose kommt Gehirn Riechkolben Riechschleimhaut Duftmo-leküle Nasenhöhle Duftmole-küle • die feinen Fäserchen (Riechfäden) des Riech-Nervs (nervus olfactorius) leiten wie dünne Kabel die elektrischen Riech-Signale zum Gehirn Zunge • im Gehirn ist der Riechkolben (bulbus olfactorius) die erste Schaltstation der Riechsignale • erst im Gehirn entsteht die Wahrnehmung, z.B.: „es duftet nach Rosen“ Duft- moleküle Duftmole-küle

9. Zellen • was ist eine Zelle? • Zellen gibt es in Gefängnissen; Mönche schlafen in Zellen … • alle Lebewesen bestehen aus Zellen: Hautzellen, Muskelzellen, Nervenzellen, Blutzellen und vielen anderen Zellen. • Zellen sind so klein, dass man sie nur mit Spezialgeräten sieht • ein normales Mikroskop (Lichtmikroskop) vergrößert viel stärker als eine Lupe (Auflösung 200nm, 1nm = 1 Millionstel Millimeter) • mit einem Elektronenmikroskop kann man sogar Dinge sichtbar machen, die kleiner sind als ein Tausendstel Haaresbreite (Auflösung 0.1nm; ein Haar ist ca. 70µm = 70000nm dick) Zellbeispiel: rote Blutkörperchen (Durchmesser ca. 7.5µm) • Zellen bestehen ihrerseits auch wieder aus verschiedenen Teilen. • alle Zellen haben eine Umhüllung (Zellmembran), viele Zellen haben einen Zellkern und allerlei andere Bestandteile • Riechrezeptorzellen haben u.a. Fortsätze (eine Art Ärmchen, die "Zilien" heißen), an denen sich die Rezeptoren befinden. aus Axel R (1995) The molecular logic of smell. Scientific American, Oct. 95, 154-159

10. Moleküle • so, wie alle Lebewesen aus Zellen bestehen, so sind die Zellen und ihre Bestandteile, und überhaupt alle Gegenstände, aufgebaut aus noch kleineren Bausteinen • diese Grundbausteine heißen Moleküle • die meisten Moleküle sind so winzig, dass man sie nicht einmal mit einem Elektronenmikroskop sichtbar machen kann • wen überrascht es nun noch, dass auch die Moleküle wiederum aus noch kleineren Teilchen bestehen, nämlich den Atomen • und so weiter und so weiter …

11. Sender (Reizquelle) Empfänger (Rezeptorzelle) Rezeptoren • Rezeptor [1]: Empfängerstation der Rezeptorzelle • gesendete Signale: Sinnesreize (Gerüche, Klänge etc.) • Sender: Reizquellen (Geruchsquellen, Geräuschquellen etc.) • Rezeptoren heißen allgemein die Zellen oder die Strukturen von Zellen, an denen Sinnesreize empfangen und in elektrische Signale umgewandelt werden. • Die Überführung der empfangenen Informationen in elektrische Signale heißt Transduktion[1]) • die elektrischen Signale werden dann über Nervenfasern (wie mit Kabeln) zu verschiedenen Orten im Gehirn geleitet und dort weiter verarbeitet, so dass eine Wahrnehmung entsteht • die Größenordnung der elektrischen Signale bewegt sich übrigens im Bereich von Mikrovolt, also Millionstel Volt. aah! welcher Duft! Rezeptor Rezeptor Signal (Geruchs- molekül) [1] (lateinisch: recipere = aufnehmen; tra[ns]ducere = hinüberführen

12. Gehirn Riechkolben Riechfäden Riechschleimhaut Siebplatte Knochen • die dünnen Riechfäden sind durch feine Löcher im Knochen„durchgefädelt“ • wegen der Löcher sieht der Knochen aus wie ein Sieb, und heißt deshalb „Siebplatte“ • bei Kopfverletzungen können die Riechfäden an der Siebplatte abreißen • das kann Riechverlust zur Folge haben

13. Riechkolben: primäres Riechzentrum im Gehirn Gehirn Riechkolben • im Riechkolben liegen Glomeruli (=Knäuelchen) • in den Glomeruli befinden sich Mitralzellen • an so genannten Synapsen (Schaltstellen) werden die elektrischen Signale an die Mitralzellen weiter geleitet • vom Riechkolben Weiterleitung der Riechinformation zu weiteren Riechzentren im Gehirn Signalweiter- leitung Glomeruli mit Mitralzellen Riechfäden leiten elektrische Signale Löcher im Knochen (Siebplatte) Riechepithel = Riechschleimhaut Rezeptorzellen: Transduktion Nasenhöhle chemischer Reiz: Moleküle einer riechenden Substanz aus Axel R (1995) The molecular logic of smell. Scientific American, Oct. 95, 154-159

14. Ein kurzer Blick auf's Gehirn seitlich von oben Ansicht: • Walnuss • 2 Hälften: linke und rechte „Hemisphäre“ Schläfenlappen Boxhandschuh Stichwort: Die (Großhirn-) Rinde ist die äußere, bizarr gefältelte Schicht des Gehirns, die die „kleinen grauen Zellen“ enthält, auf die sich der berühmte Meisterdetektiv aus Agatha Christies Romanen, Hercule Poirot, viel zu Gute hält

15. Gehirn-Tomografie Jede Ähnlichkeit mit lebenden Personen ist zufällig! Das MRT-Bild stammt weder von Ron Weasley noch von Rupert Grint! • Blick ins Gehirn mittels MRT = = Magnet-Resonanz-Tomografie • Tomografie = Schnittbild • andere Bezeichnung für MRT: Kernspintomografie • die beiden Schläfenlappen sehen im Schnittbild von vorn übrigens aus wie Flügel

16. weitere Riechzentren im Gehirn „area piriformis“ = birnenförmiges Gebiet (von pirum = Birne) „corpus amygdaloideum“ = Mandelkern (auch „Amygdala“) insula (Insel) Hippocampus (lat. „Seepferdchen“ bzw. griechisch „Seeungeheuer“) Striatum („Gestreiftes“) Verarbeitung der Riechinformation in verschiedenen Hirngebieten vermittelt komplexe Beziehungen zwischen Geruch und Gedächtnis, Emotionen (Gefühlen), Sexualität

17. Nobelpreis für Riechforscher • wie viele verschiedene Gerüche kann ein Mensch unterscheiden? • ca. zehntausend! • gibt es für jeden Geruch auf der Welt spezielle Rezeptorzellen? • NEIN! • sind alle Riechrezeptorzellen identisch? • NEIN! Man kann sie in verschiedene Typen einteilen. • wie viele verschiedene Riechrezeptorzell-Typen gibt es? • ca. 400 • wie funktioniert die Erkennung so vieler unterschiedlicher Gerüche? • über Musterkodierung In den 1990er Jahren lüfteten die amerikansichen Wissenschaftler Richard Axel und Linda B. Buck das Geheimnis der Geruchskodierung und wurden 2004 mit dem Nobelpreis für Medizin/Physiologie ausgezeichnet.

18. Geruchskodierung ?

19. verschiedene Gebiete Gehirn Riechkolben Mitralzellen Siebplatte Riechfäden Riech- rezeptorzellen Riechepithel Umwelt - Nasenhöhle Moleküle einer riechenden Substanz Geruchsstationen Schema (Wiederholung)

20. B B B B B B A A A A A A E E E E E E N N N N N N N N N N N N A A A A A A Geruchskodierung - Schema Rezeptor Zelle Mitralzellen N M L K J I H G F E D C B A • jede Riechrezeptorzelle hat nur einen speziellen Rezeptortyp (Symbol für Typ = Farbe) • an den Rezeptorzellen sind unterschiedlich viele Rezeptoren • mehrere Rezeptorzellen können den gleichen Rezeptortyp haben Riechkolben • mehreren gleichartigen Rezeptorzellen entspricht je 1 Mitralzelle Rezeptorzellen • nur bestimmte Teile der Moleküle passen zu bestimmten Rezeptoren • gleichartige Rezeptorzellen senden Signale zu gleichen Mitralzellen • kodiertes Signal „rosa-rosa-braun-dunkelblau-hellgrün-hellgrün“ wird zum Gehirn weiter geleitet Riechepithel Moleküle einer riechenden Substanz

21. Geruchskodierung BANANE

22. Retro-Riechen • „retro“ latinisierend für rückwärts, vgl. „Retro“ in Musik, Mode u.a. • beim Essen gelangen Riechmoleküle aus der Mundhöhle rückwärts über den Rachenraum an die Riechschleimhaut. Dieser Mechanismus wird „retro-nasales“ Riechen genannt. • die Wahrnehmung im Mund und auf der Zunge ist beschränkt: • „Grundqualitäten“ des Geschmacks süß, sauer, bitter, salzig, Umami[1] • wie Essen und Trinken sich anfühlen (warm/kalt, knusprig, prickelnd, cremig etc.) • das „Retro-Riechen“ vermittelt die Vielfalt des Geschmacks-Erlebens! ortho-nasal gerade(wegs) in die Nase retro-nasal rückwärts in die Nase [1] „herzhaft“, aber nicht identisch mit salzig. Die Aminosäure Glutaminsäure (Vorkommen: z.B. in Fleisch und Sojasoße) ist Träger dieser Geschmacksqualität; ihr Salz, das Glutamat, wird zum Würzen herzhafter Speisen als “Geschmacksverstärker“ eingesetzt.

23. Zwei-Komponenten-Riechen • manche Riechstoffe verursachen Kribbeln, Stechen oder Kühlen in der Nase • z.B. Putzmittel, Klebstoff, Salben und Badezusätze mit Menthol oder Eukalyptus, Benzin, Lacke und Lösunsmittel … • dieses Gefühl ist eine vom eigentlichen Riechen unabhängige Komponente: die Riechrezeptoren und der Riechnerv haben damit nichts zu tun • es kommt zustande durch Kontakt der Moleküle mit Nervenendigungen in der Nasenhöhle, die zum Nervus Trigeminus (Drillingsnerv) gehören. Dieser Nerv ist für das Fühlen im Gesichtsbereich zuständig (u.a.auch für das Fühlen von Zahnschmerzen!) • die olfaktorische (Riech-) Komponente und die trigeminale (Fühl-) Komponente ergeben zusammen das Geruchserlebnis

24. Geruchs-Alarm • würdest Du auf den Geruchssinn verzichten wollen? • lieber von allen störenden, belästigenden Gerüchen und jeglichem Gestank befreit sein - und dafür total ohne Düfte auskommen? • welche alltäglichen und speziellen Gerüche würden Dir entgehen? • Brandgeruch! • Geruch von ausströmendem Gas! • Geruch verdorbener Speisen! • der Geruchssinn hat eine Warnfunktion • die Nase als Lebensretter!

25. Duft Gestank Geruch und Gefühl • ist Dir schon mal aufgefallen, dass Gerüche mit Gefühlen1) und Stimmungen verknüpft sind? • welche Redensarten drücken diese Verquickung von Geruch und Gefühl aus? • „den kann ich nicht riechen“ • „das stinkt mir“ • die meisten Gerüche werden entweder als unangenehm oder angenehm bewertet; kaum ein Riecheindruck ist absolut neutral. • diese Polarisierung zwischen Lust und Unlust („Hedonik“), ist beim Geruchssinn viel deutlicher als beim Sehen oder Hören • übrigens hängt die enge Verbindung zwischen Geruch und Hedonik damit zusammen, dass ein bestimmtes Hirngebiet für beide eine wichtige Rolle spielt: • der Mandelkern! • der liegt übrigens im Schläfenlappen 1) nicht die Empfindungen des Fühlsinns, sondern "Emotionen" sind hier gemeint

26. Riecherinnerung • das Hirngebiet "Seepferdchen" (ebenfalls im Schläfenlappen) spielt nicht nur für den Geruch eine wichtige Rolle, • sondern auch für das Gedächtnis • deshalb sind öfters besondere Erinnerungen mit Gerüchen verknüpft • und die betreffenden Gerüche können die Erinnerungen hervor rufen • kannst Du Dich an ein Erlebnis erinnern, bei dem ein Geruch besonders wichtig war? • oder fällt Dir ein Geruch ein, bei dem Du unwillkürlich an ein bestimmtes Ereignis denken musst?

27. Riechen und Sex • im Tierreich, insbesondere bei Insekten, gibt es Sexuallockstoffe, die von paarungsbereiten Weibchen ausgeschieden werden und, ähnlich wie Gerüche, männliche Partner zur Paarung anlocken • in "Mottenfallen" macht man sich die Lockwirkung zu Nutze • beim Menschen sind solche Substanzen nicht bekannt • dennoch spielen natürlich bei der Partnerwahl Gerüche eine wichtige Rolle: • Körpergeruch • künstliche Düfte • eine sensationelle Entdeckung ist unlängst deutschen Forschern gelungen: • nicht nur in der Riechschleimhaut kommen Riechrezeptorzellen vor, sondern auch auf menschlichen Spermien! • die Rezeptoren auf den Samenzellen sind spezialisiert auf Bourgeonal (eine Substanz mit Maiglöckchenduft), und die Spermien reagieren auf diese Substanz mit schnellerer Bewegung. • Wissenschaftler diskutieren noch, welche Bedeutung dieser Sachverhalt hat

28. Untersuchung des Geruchssinns • bei den meisten Riechtests beurteilt die zu untersuchende Person Riechproben: • wird ein Geruch wahrgenommen? • wird der Geruch erkannt? • werden Unterschiede zwischen mehreren Proben erkannt? • ein weit verbreiteter Riechtest enthält Riechstifte, die wie Filzstifte aussehen und "Sniffin' Sticks" heißen • eine Spezialmethode ist die Aufzeichnung der elektrischen Signale des Gehirns bei der Verarbeitung von Riechreizen • die Aufzeichnung der elektrischen Gehirnaktivität mit Elektroden heißt EEG (Elektroenzefalogramm oder "Hirnstromkurve") • wenn dabei Sinnesreize – z.B. Gerüche - dargeboten werden, kann man in der Hirnstromkurve besondere Wellen erkennen, die man "evozierte Potenziale" nennt, und aus Größe und Verlauf Rückschlüsse ziehen EEG-Kurve mit evoziertem Pozenzial nach Geruchsreizen (rot markiert)

29. Arten von Riechstörungen • normale, ungestörte Riechfunktion heißt "Normosmie" Rose • quantitative Riechstörungen Hyposmie (geringe Riechfunktion) Anosmie (keine Riechfunktion) Rose • qualitative Riechstörungen Phantosmie (Geruchsgespenst) Parosmie (Fehlergeruch) Teer Kaffee keine Geruchsquelle!

30. Ursachen von Riechstörungen • dass man bei Schnupfen und verstopfter Nase nicht so gut riechen kann wie sonst, weiß jeder, und zum Glück gehen diese Riech-störungen (welche Art?) meistens schnell, oft unbemerkt, vorbei • die meisten Riechstörungen treten bei Entzündungen der Nasenhöhle und Nasennebenhöhlen (NNH) auf, besonders, wenn sie chronisch (langdauernd, nicht akut) verlaufen • die 7 NNH sind mit Luft gefüllte Hohlräume im Knochen und bilden zusammen mit der Nasenhöhle, zu der sie alle Verbindungsgänge haben, ein kompliziertes Höhlensystem jeweils links und rechts, in der seitlichen Darstellung nur auf einer Seite zu sehen) Stirnhöhle Siebbeinzellen 2 Kieferhöhlen, links und rechts Keilbeinhöhle (nur 1, liegt in der Mitte) • Riechstörungen können aber auch auftreten • bei Allergien, wie z. B. Heuschnupfen • nach Schädelverletzungen, Kopf-Operationen • nach Einwirkung von bestimmten Chemikalien • als Nebenwirkung von Medikamenteneinnahme • als Begleitsymptome verschiedener Erkrankungen • bei Verkrümmung der Nasenscheidewand, Tumoren u. a.

31. Vorgehen bei Riechstörungen • die bei Schnupfen und verstopfter Nase öfters auftretenden Riechstörungen gehen in der Regel von selbst vorbei • 5% der Bevölkerung jedoch können nicht riechen! • diese Personen werden in der Regel von ihrem Hausarzt zum HNO-Arzt (Hals-Nasen-Ohren-Arzt) überwiesen • je nach Befund des HNO-Arztes konsultieren die Patienten ggf. einen Neurologen, Spezialisten in einem Riechzentrum oder andere Fachärzte • die Riechstörungen werden je nach Ursache unterschiedlich behandelt (z.B. mit Medikamenten, operativ, durch Vermeiden von Auslösefaktoren, Riechtraining u.a.)

32. Schlussfrage Hast Du schon einmal im Traum gerochen? Vincent Van Gogh, Starry Night

33. Kontakt Dr. med. Dipl. Psych. Cornelia Hummel Interdisziplinäres Zentrum "Riechen und Schmecken"Universitäts-HNO Klinik TU Dresden, Fetscherstraße 7401307  Dresden hummeltc@web.de in Zusammenarbeit mitArbeitsgemeinschaft Olfaktologie und Gustologieder DEUTSCHEN GESELLSCHAFT FÜR HALS-NASEN-OHREN-HEILKUNDE, KOPF- UND HALS-CHIRURGIE http://www.hno.org/olfaktologie/index.html